用C ++編寫和檢查自己的概念

Question

我正在編寫一個僅使用模板的僅標頭C ++庫。 現在，我想添加一些概念檢查，以處理在模板參數中使用錯誤類型時引發的編譯時錯誤。

例如，我需要可以指向單個對象的類指針對象（如std :: shared_ptr），可以指向數組（通過operator []）但不能與指針一起使用的類指針對象的概念算術（如std :: unique_ptr），以及可以與指針算術一起使用的指針，等等。

由於概念仍然不是標准的，編譯器也不支持，因此我需要自己實現。 我了解Boost Concept庫，但是由於某些原因，我不想將其添加到依賴項中。

所以問題是，如何實施某些類型要求的檢查？ 如何在Boost中實施？ 在這種情況下，通常使用哪些技術？

Answer 1

自從我一直在使用C ++ 11以來，我就自己做了一些此類事情。 本質上，這樣做的方法是大量使用SFINAE，並且對所有這些東西都非常熟悉： http : //en.cppreference.com/w/cpp/types

對於概念檢查而言，最重要的參數可以是enable_if ：如果第一個模板參數為true ，那么它是一個提供給定返回類型的模板，如果該參數為false則將導致替換失敗：

//this one gets called only for pointers
template <typename T>
typename enable_if<is_pointer<T>::value, bool>::type do_stuff(T) {}

//this one gets called only for non-pointers
template <typename T>
typename enable_if<not is_pointer<T>::value, bool>::type do_stuff(T) {}

如果您不希望能夠重載此類內容並且喜歡可讀的錯誤消息，則應改用static_assert ：

template <typename T>
class pointer_thingy {
    static_assert(is_pointer<T>::value, "T must be a pointer");
    //...
};

現在，進入更困難的部分：定義自己的類似於概念的模板內容。 如果可能的話，最好的方法就是按照上面鏈接中已經存在的標准規范來編寫它們。 但是，有時您想檢查那里不可用的東西，例如特定操作的可用性。 在這種情況下，SFINAE是您的朋友：

template <typename T>
class is_equality_comparable {
    template <typename U> static auto check(const U& u) -> typename std::conditional<
            std::is_convertible<decltype(u == u), bool>::value,
            std::true_type, std::false_type>::type;
    static std::false_type check(...);
public:
    static constexpr bool value = decltype(check(std::declval<T>()))::value;
};

這將檢查特定類型是否定義了相等運算符（ operator== ），以及是否返回可用作bool 。 但是，如何做到這一點值得一些解釋：此類的主要作用是定義一個永遠不會調用的check方法，並通過計算check的返回類型生成正確的值。 在底部，該類就是這樣做的：它使用假想類型T （通過declval生成以避免依賴於構造函數的值）調用時，確定check的返回類型。 為了使其正常工作，提供了兩個check重載：第一個重載為模板，第二個使用...表示法以接受任何參數，並具有比第一個重載更低的選擇優先級。 第一個重載使用后綴返回類型，以便它可以指它的參數（這使得代碼會更加清晰），並使用conditional之間進行選擇true_type和false_type根據是否operator==正確地返回的東西可以作為一個bool 。 如果operator==不存在，則第一個重載將導致替換失敗，並且SFINAE確保將其從可能的重載列表中悄悄丟棄，這意味着假設的check調用將退回到第二個重載，該重載僅返回false_type 。

當然，這只是我的操作方式； 這是一種有效的方法，但是我不確定這是Boost的工作方式，還是其他人的工作方式。 如果您能夠使用具有實際概念支持的更新版本的C ++，則絕對應該使用它：在其他一些不錯的功能中，如果您做錯了某些事情，那么您將能夠獲得可理解的錯誤消息，這不一定是某些事情。您將擺脫上述方法。 最后要注意的是，如果您實際上決定做這樣的事情，那么嚴格的測試就至關重要：出錯很容易，而且當代碼中的其他地方已經使用了您的類時，很難弄清楚如何解決它。